人類是如何演化的?來自哪里？這個長期困擾我們的本質問題一直是科學界研究的熱點課題。
在位于黃土高原的古都西安，坐落著一所以研究地球環境而聞名于世界地球科學界的專業研究機構——中國科學院地球環境研究所。該研究所科研主樓的地下層有一座“寶庫”——巖芯庫，它保存著來自全國各地的巖芯和地質樣品。這些珍貴的材料是了解地球環境演變歷史的“密鑰”。
第四紀（過去260萬年以來）是地質歷史時期最年輕的時代，這一地質歷史時期與氣候變化、人類的出現和人類文化與社會發展密切相關。
20世紀90年代，全球冰期-間冰期變化是解釋第四紀全球環境和氣候變化的經典理論。正是中國科學院院士、美國科學院院士安芷生研究員帶領團隊基于中國黃土和其他生物地質記錄的研究，提出東亞環境變化的季風控制論和過去亞洲季風變遷的動力學，突破了全球冰期-間冰期經典理論，解析了亞洲環境變化機理，使得中國黃土古氣候研究一直處于世界領先地位。
“我們提出亞洲季風是東亞的環境變化，尤其是中國中東部地區環境變化的直接原因。例如，夏季的降水增加和溫度升高致使植被覆蓋增加、土壤發育，而冬季風的加強則帶來沙塵暴和粉塵堆積，形成黃土。”安芷生說。
2024年1月9日，《美國國家科學院院刊》（PNAS）在線發表了由中國科學院地球環境研究所黃土與氣候變化研究團隊研究員敖紅和安芷生院士聯合國內外專家開展的季風氣候與古人類從非洲向東亞遷徙存在的聯系研究。該研究通過綜合新的中國黃土季風重建記錄、東亞古氣候模擬、亞洲古人類遺址記錄整合、古人類棲息環境模擬，發現地球軌道驅動導致的末次間冰期亞洲季風降雨增加和非洲東南部環境惡化對智人在約10萬年前從非洲走向東亞分別具有重要的“牽引”和“推動”作用。
關于人類起源、演化與遷徙的爭論
在分子人類學出現以前，各國學者已經對人類的演變、擴散有了多維度的研究。在考古人類學上，同樣是達爾文在創立生物進化論之后，先是當時考古學比較發達的歐洲發現多個古人類遺址、化石，一度認為歐洲是人類的發源地。后來印尼爪哇人和我國周口店北京猿人等的發現，使亞洲起源說風靡一時。再后來隨著非洲發現越來越多、越來越早的遺址和化石開始愈加支持達爾文最初的猜想“人類的搖籃——非洲”。
隨著分子人類學的介入。對人類起源問題的爭論和研究又進入一個更細微更深入更廣泛的范疇。簡單來說，分子人類學是利用DNA遺傳信息來分析人類的起源、演變問題的人類學學科。
1987年，美國夏威夷大學的瑞貝卡·坎恩破譯了來自世界各地的婦女的線粒體DNA，發現現代女性的線粒體DNA都來自一位婦女，她大約生活在15萬年-20萬年前的非洲。
進入21世紀后，分子人類學家再次成功破譯了男性遺傳密碼的Y染色體。他們通過研究得出結論，現代男性都有一個共同的父親，他生活的年代也應該在大約15萬年前的東部非洲。
曾經的初中教科書也介紹，分布在中國的現代人是由生活在40萬年前的北京猿人進化而來。這個說法的理論依據是人類的多地區起源說，認為在歐、亞、非的現代人都是由當地的猿人進化而來。
中國科學院昆明動物研究所宿兵研究員在查閱中國現有化石的年代以后，發現了一個不容忽視的斷層。這個斷層從大約10–4萬年前，沒有任何人類化石出土。經推測，生活于東亞的直立人和早期智人(Homo Sapiens)在最近一次的冰川時期，由于惡劣的氣候而絕滅。取而代之的是從非洲不遠萬里遷徙而來的現代人種。
我國科學家金力帶領學生做了覆蓋整個東亞、東南亞、西伯利亞的1萬多個樣本。他們的研究結果《東亞現代人的非洲起源：12000個Y染色體的故事》2001年在《科學》上發表后，再次印證了非洲起源說。
據文獻資料，2005年一項龐大的多國合作計劃啟動——“基因地理計劃”，經過科研人員的努力，不但再次證實全球人類都從非洲走出，還大致繪制出了人類的遷徙路線圖，盡管路線圖在細節上不可能做到準確，但分析結果說明問題——人類確實是從非洲走出。
但仍有科學家支持“多地區起源說”。
此次成果的創新之處
中國科學院地球環境研究所研究員敖紅領導的國際研究團隊進行的是中國黃土環境磁學、第四紀地質學、古人類學交叉研究。
“這一多學科交叉研究揭示出氣候變化對約10萬年前智人(Homo Sapiens)從非洲遷徙到東亞具有重要促進作用。”敖紅介紹。
環境磁學是一門通過分析物質磁性與環境變化關系，進而揭示不同時空尺度環境作用的新興交叉學科。目前環境磁學研究涉及大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈中的磁性顆粒，在地球系統科學研究中具有重要作用。
“環境磁學在中國黃土古氣候與古環境演化研究中發揮了重要積極作用，為推動中國黃土成為與深海沉積和極地冰芯并列的國際第四紀氣候變化研究三大支柱作出了重要貢獻。”敖紅進一步闡述，這個也是地質第四紀學界公認的。
過去古人類學家等通過研究發現非洲是人類的發源地，古人類以非洲為中心逐漸遷徙到其它大陸。已有研究表明氣候變化在非洲古人類演化和擴散過程中發揮了重要作用。敖紅進一步說明，歐亞板塊是地球上最大的陸地板塊，其西部與非洲大陸直接相連，是古人類走出非洲的第一站。
“在人類居住最為密集的亞洲南部和東部，其氣候主要受到季風環流（亞洲季風）的影響。亞洲季風是全球最大、最活躍的季風系統。然而我們對過去亞洲季風變化在古人類從非洲遷徙到東亞過程中扮演了怎樣的角色仍然不甚清楚。”敖紅強調說。
敖紅等這一研究通過對黃土高原中部最厚的環縣黃土剖面進行高分辨率野外樣品采集（圖1）和實驗室的環境磁學多指標測試分析，構建穿越過去28萬年來的高分辨率亞洲季風演化記錄。結果表明過去28萬年來，亞洲夏季風降雨具有10萬年、4萬年、2萬年的多周期變化特征（圖2）。通過綜合古氣候模擬結果，研究團隊認為亞洲季風降雨周期性的增加/減少是由太陽輻射、全球冰量、溫室氣體含量共同驅動的。通過亞洲古人類遺址和古氣候數據的綜合對比，該研究團隊發現智人（Homo sapiens）從非洲遷徙到東亞發生在距今12–7萬年前，對應著亞洲季風降雨增加和溫度升高的末次間冰期環境。
圖1 研究團隊在環縣黃土剖面考察。
“與亞洲氣候變化相反，非洲東南部氣候在末次間冰期是顯著變干的。”敖紅指出，“進一步綜合古人類棲息環境模擬結果（圖3），我們研究團隊提出亞洲季風加強和非洲東南部氣候惡化的共同作用導致了智人從非洲向東亞的遷移（圖4）。”
圖2 基于氣候代用指標和模式重建的東亞氣候變化記錄。
研究團隊的阮驕楊博士通過計算機模擬重現的古人類棲息環境表明：在智人從非洲遷徙到東亞的末次間冰期時，東亞古人類棲息環境向好發展，而非洲東部和南部古人類棲息環境則顯著變差（圖3）。
為此，該研究團隊就提出亞洲季風加強和非洲東南部氣候惡化的共同作用導致了智人從非洲向東亞的遷移（圖4）。
圖3 東亞智人化石年代與計算機模擬的古人類棲息環境。
圖 4 古人類從非洲干旱環境遷徙到相對適宜的東亞環境示意圖。圖片均來自受訪者論文
據了解，該研究得到中國科學院戰略先導專項（XDB40000000）、第二次青藏高原科學考察與研究計劃（2019QZKK0707）、國家自然科學基金、陜西省青年拔尖人才計劃項目等資助。
文章相關信息：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2308994121
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